JP6364809B2 - 画像形成装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、プログラムに関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、現像装置によってこの静電潜像をトナーによる可視像（トナー像）とする（以後、「現像する」と表記する）。更にこのトナー像を記録材に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。

特許文献１には、感光体上に測定用パターンの潜像を形成する潜像形成部と、感光体表面にトナーを供給して潜像を現像する現像ローラを有する現像ユニットと、現像された測定用パターンの濃度を測定する濃度測定部と、濃度の測定結果から現像ローラの回転周期に対応する周期的な濃度ムラ成分を抽出し、抽出した濃度ムラ成分を抑制するように現像ローラ駆動用の補正信号を生成する補正信号生成部と、現像ローラ駆動用の補正信号に基づいて、現像ローラの一回転内の回転速度を補正する現像ローラ駆動補正部とを備えることを特徴とする画像形成装置が開示されている。
また特許文献２には、像担持体上に静電潜像を形成し、所定の周期で回転する現像ローラを有する現像装置で像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とする画像形成装置において、現像ローラの回転周期に応じてプロセス条件を変化させる制御手段を備えた画像形成装置が開示されている。

特開２００８−１５２６９号公報 特開２０００−９８６７５号公報

現像装置では一般にトナーを搬送する現像ロールを回転させることにより静電潜像を現像する。このとき現像ロールの形状が均一でなかったり偏心していたりすると、均一な現像が行われなくなり現像ロールの回転周期に対応して周期的な濃度のむらを生じてしまうことがある。
具体的には、例えば、トナーを搬送するために表面に溝を形成した現像ロールを使用する場合、振れや偏心による濃度むらと、溝部の周方向の深さばらつきによる濃度むらとが発生することがある。これらはどちらも現像ロールの回転周期で発生するという点では同じであるが、濃度むらのメカニズムとしては別のものであるので、現像ロールにおいて発生する位相や振幅が異なる。また、これらの濃度むらは形成するトナー像の濃度が濃いときと薄いときとでは目立ちやすさが変化するが、この変化の度合いが異なる。このように例えば、濃度むらのメカニズムが複数存在した場合は、それらの影響が合わさったものが最終的に形成されるトナー像となるため、従来の濃度むら補正方法では補正しきれない場合がある。

請求項１に記載の発明は、回転可能な像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、濃度むら検知用の濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、前記現像手段の前記溝部が最も深く形成されるときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正するための第１の補正係数、および当該第１の補正係数を算出するために使用される濃度補正用トナー像よりも濃度が高い濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、当該現像手段が回転する際に生ずる振れが最も大きいときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該振れに応じてトナー像の濃度を補正するための第２の補正係数を算出する濃度補正係数算出手段と、を備え、前記現像手段は、前記濃度補正係数算出手段が算出した前記第１の補正係数および前記第２の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の発明は、前記現像手段は、予め定められた位置に対し、当該現像手段が回転したときの位相に応じてトナー像の濃度を補正してトナー像を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項３に記載の発明は、前記現像手段は、予め定められた回転位置を検知する指標を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置である。
請求項４に記載の発明は、コンピュータに、回転可能な像保持体を制御する機能と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段を制御する機能と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段を制御する機能と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段を制御する機能と、濃度むら検知用の濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、前記現像手段の前記溝部が最も深く形成されるときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正するための第１の補正係数、および当該第１の補正係数を算出するために使用される濃度補正用トナー像よりも濃度が高い濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、当該現像手段が回転する際に生ずる振れが最も大きいときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該振れに応じてトナー像の濃度を補正するための第２の補正係数を算出する補正係数を算出する機能と、を実現させ、前記現像手段を制御する機能は、前記補正係数を算出する機能が算出した前記第１の補正係数および前記第２の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とするプログラムである。

請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の溝部の深さにばらつきがある場合でもトナー像の濃度のむらが生じにくい画像形成装置を提供することができる。また本構成を採用しない場合に比較して、現像手段が回転する際に生ずる振れも考慮してトナー像の濃度のむらを補正することができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の回転位置に応じてトナー像の濃度のむらを補正することができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、トナー像の濃度のむらをより高精度に補正しやすくなる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の溝部の深さにばらつきがある場合でもトナー像の濃度のむらが生じにくい制御をコンピュータにより行なうことができる。また本構成を採用しない場合に比較して、現像手段が回転する際に生ずる振れも考慮してトナー像の濃度のむらを補正する制御をコンピュータにより行なうことができる。

本実施の形態の画像形成装置の概要を示す図である。 現像器の側部断面図を示している。 図２をＩＩＩ方向から見た現像器の上面図を示している。 現像ロールについてさらに詳しく説明した図である。 中間転写ベルト上に形成される基準パッチの一例について説明した図である。 制御部の機能構成例を示した図である。 制御部の動作について説明したフローチャートである。 求められた補正係数の例を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜画像形成装置の全体構成の説明＞
図１は、本実施の形態の画像形成装置１の概要を示す図である。
この画像形成装置１は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数（本実施の形態では４つ）の画像形成ユニット１０（具体的には１０Ｙ（イエロー）、１０Ｍ（マゼンタ）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｋ（ブラック））を備える。また、この画像形成装置１は、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次転写（一次転写）保持させる中間転写ベルト２０を具備する。さらに、この画像形成装置１は、中間転写ベルト２０に転写されたトナー像を用紙（記録材）Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写装置３０を備える。さらにまた、この画像形成装置１は、二次転写されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０、および画像形成装置１の各機構部を制御する制御手段の一例である制御部６０を有している。

各画像形成ユニット１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）は、使用されるトナーの色を除き、同じ構成を有している。そこで、ブラックの画像形成ユニット１０Ｋを例に説明を行う。ブラックの画像形成ユニット１０Ｋは、図示しない感光層を有し、矢印Ａ方向に回転可能に配設され、像を保持する像保持体の一例である感光体ドラム１１を具備している。この感光体ドラム１１の周囲には、帯電ロール１２、露光部１３、現像器１４、一次転写ロール１５、およびドラムクリーナ１６が配設される。

このうち、帯電ロール１２は、感光体ドラム１１の表面を帯電させる帯電手段の一例であり、感光体ドラム１１に接触配置される回転体である。そして図示しない帯電電源に接続され、この帯電電源は、帯電ロール１２に対し予め定められた周波数の交流帯電バイアスを重畳した負極性の直流帯電バイアスを供給する。
露光部１３は、帯電ロール１２により帯電した感光体ドラム１１の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例である。露光部１３は、帯電ロール１２によって帯電された感光体ドラム１１に、レーザ光Ｂｍによって静電潜像を書き込む。現像器１４は、対応する色成分トナー（ブラックの画像形成ユニット１０Ｋではブラックのトナー）を収容し、このトナーによって感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。一次転写ロール１５は、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写する。ドラムクリーナ１６は、一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物（トナー等）を除去する。なお現像器１４には予め定められた現像バイアスを印加するための図示しない現像バイアス電源が、一次転写ロール１５には予め定められた転写バイアスを印加するための図示しない転写バイアス電源が、それぞれ接続されている。

中間転写ベルト２０は、複数（本実施の形態では５つ）の支持ロールに回転可能に張架支持される。これらの支持ロールのうち、駆動ロール２１は、中間転写ベルト２０を張架するとともに中間転写ベルト２０を駆動して矢印Ｂ方向に回転させる。また、張架ロール２２および張架ロール２５は、中間転写ベルト２０を張架するとともに駆動ロール２１によって駆動される中間転写ベルト２０に従がって回転する。補正ロール２３は、中間転写ベルト２０を張架するとともに中間転写ベルト２０の搬送方向に直交する方向の蛇行を規制するステアリングロール（軸方向一端部を支点として傾動自在に配設される）として機能する。さらに、バックアップロール２４は、中間転写ベルト２０を張架するとともに後述する二次転写装置３０の構成部材として機能する。
また、中間転写ベルト２０を挟んで駆動ロール２１と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物（トナー等）を除去するベルトクリーナ２６が配設されている。そして、中間転写ベルト２０には、読み取り手段の一例である濃度検出センサ２７が対向配置されている。濃度検出センサ２７は、ブラックの画像形成ユニット１０Ｋに隣接して配置されており、中間転写ベルト２０上に一次転写された各色のトナー像を読み取って、その濃度を検知する。

二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像保持面側に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２４とを備えている。このバックアップロール２４には、トナーの帯電極性と同極性の二次転写バイアスを印加する給電ロール３２が接触して配置されている。一方、二次転写ロール３１は接地されている。

また、用紙搬送系は、用紙トレイ４０、搬送ロール４１、レジストレーションロール４２、搬送ベルト４３、および排出ロール４４を備える。用紙搬送系では、用紙トレイ４０に積載された用紙Ｐを搬送ロール４１にて搬送した後、レジストレーションロール４２で一旦停止させ、その後予め定められたタイミングで二次転写装置３０の二次転写位置へと送り込む。また、二次転写後の用紙Ｐを、搬送ベルト４３を介して定着装置５０へと搬送し、定着装置５０から排出された用紙Ｐを排出ロール４４によって機外へと送り出す。

次に、この画像形成装置１の基本的な作像プロセスについて説明する。今、図示しないスタートスイッチがオン操作されると、予め定められた作像プロセスが実行される。具体的に述べると、例えばこの画像形成装置１をプリンタとして構成する場合には、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等、外部から入力されるデジタル画像信号をメモリに一時的に蓄積する。そして、メモリに蓄積されている４色（Ｙ（イエロー）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｋ（ブラック）色）のデジタル画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行う。すなわち、各色のデジタル画像信号に応じて各画像形成ユニット１０（具体的には１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）をそれぞれ駆動する。次に、各画像形成ユニット１０では、帯電ロール１２により帯電された感光体ドラム１１に、露光部１３によりデジタル画像信号に応じたレーザ光Ｂｍを照射することで、静電潜像を形成する。そして、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を現像器１４により現像し、各色のトナー像を形成させる。なお、この画像形成装置１を複写機として構成する場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿をスキャナで読み取り、得られた読み取り信号を処理回路によりデジタル画像信号に変換した後、上記と同様にして各色のトナー像の形成を行うようにすればよい。

その後、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置で、一次転写ロール１５によって中間転写ベルト２０の表面に順次一次転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム１１上に残存するトナーは、ドラムクリーナ１６によってクリーニングされる。

このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は中間転写ベルト２０上で重ね合わされ、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Ｐは予め定められたタイミングで二次転写位置へと搬送され、バックアップロール２４に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐを挟持する。

そして、二次転写位置において、二次転写ロール３１とバックアップロール２４との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト２０上に保持されたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト４３により定着装置５０へと搬送される。定着装置５０では、用紙Ｐ上のトナー像が加熱・加圧定着され、その後、機外に設けられた排紙トレイ（図示せず）に送り出される。一方、二次転写後に中間転写ベルト２０に残存するトナーは、ベルトクリーナ２６によってクリーニングされる。

＜現像剤の説明＞
次に、本実施の形態で用いられるトナーを含む現像剤について詳細に説明する。
本実施の形態で用いられる現像剤は、磁性を有する磁性体であるキャリアと、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、あるいはブラック色に着色された非磁性体であるトナーとを含んでいる。また、現像剤には、感光体ドラム１１（図１参照）とドラムクリーナ１６（図１参照）との間に働く摩擦力を低減し、感光体ドラム１１に設けられた感光層の摩耗を抑制するクリーニング助剤（助剤）も含まれている。さらに、現像剤には、外添剤が予め定められた量添加されている。

本実施の形態の現像剤では、キャリアとしては、例えば、平均粒径が約３５μｍのフェライトビーズが用いられる。また、クリーニング助剤としては、ほぼ無色透明であるステアリン酸亜鉛を用いることができる。このステアリン酸亜鉛は、トナーとは逆極性の帯電極性（本実施の形態では正極性）を有している。なお、現像剤中におけるクリーニング助剤の含有量は、例えば、約０.５％である。さらに、外添剤としては、シリカおよびチタニア等の無機微粒子が用いられる。

＜現像器の説明＞
次に、現像器１４について詳細に説明する。
図２は、現像器１４の側部断面図を示しており、図３は図２をＩＩＩ方向から見た現像器１４の上面図を示している。
現像器１４は、感光体ドラム１１に対向する開口部（現像用開口）を有し、かつ内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤（図示せず）が収容される現像ハウジング７１と、この現像ハウジング７１の開口部に面した箇所に配設され、感光体ドラム１１と対向して回転するように配され、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段の一例である現像ロール７３とを備えている。また、現像ハウジング７１内であって、感光体ドラム１１からみて現像ロール７３の背面下側には、感光体ドラム１１の軸方向とほぼ平行に配設され、現像ロール７３に現像剤を搬送する一対のスクリューオーガー７４、７５が設けられている。なお、以下の説明では、現像ロール７３から遠い側にあるスクリューオーガー７４を第１のスクリューオーガー７４、現像ロール７３に近い側にあるスクリューオーガー７５を第２のスクリューオーガー７５と呼ぶ。また、第１のスクリューオーガー７４と、第２のスクリューオーガー７５の間には、これら第１のスクリューオーガー７４、第２のスクリューオーガー７５を仕切る仕切り壁７１ａが設けられている。この仕切り壁７１ａは、現像ハウジング７１と一体的に形成されている。また、現像ロール７３の上側には、現像ロール７３と予め定められた距離をもって配設され、現像ロール７３上の現像剤層厚さを規制するトリマ７９が設けられている。

ここで、現像ロール７３は、回転可能に配設される現像スリーブ７６と、現像スリーブ７６の内側に固定的に配設されると共に、内部に複数の磁極が配列される磁石ロール７７とを有している。現像スリーブ７６は、図示しないモータにより矢印方向に回転駆動されるようになっており、感光体ドラム１１と対向する現像位置において感光体ドラム１１と同方向に回転するようになっている。また、現像スリーブ７６は、例えばアルミニウム等の金属にて構成されており、交流を重畳した直流バイアスからなる現像バイアスを印加する図示しない現像バイアス電源が接続されている。また現像ロール７３は、詳しくは後述するが、現像スリーブ７６の表面に形成され、トナーを搬送する溝部を有する。

磁石ロール７７には、その外周面に沿って５極の磁極Ｎ１〜Ｎ３およびＳ１〜Ｓ２が形成されている。ここで、磁極Ｎ２（ピックアップ極）は、第２のスクリューオーガー７５によって攪拌搬送される現像剤を現像スリーブ７６上に吸着する機能を有している。磁極Ｓ２（トリミング極）は、現像スリーブ７６の外周面に現像剤層を形成する機能を有している。また、磁極Ｎ１（搬送極）は、現像スリーブ７６上に吸着された現像剤を現像スリーブ７６の回転に伴って搬送する。さらに、磁極Ｓ１（現像極）は、現像スリーブ７６上に吸着される現像剤を搬送すると共に、感光体ドラム１１と対向する現像領域における現像剤の穂立ちを形成する機能を有している。そして、磁極Ｎ３（ピックオフ極）は、隣接する磁極Ｎ２（ピックアップ極）と共に反発磁界を形成し、現像スリーブ７６上に吸着された現像剤を現像スリーブ７６から剥離させる機能を有している。

また、第１のスクリューオーガー７４は、図３に示すように、回転軸７４ａとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根７４ｂとを有しており、図中右側に向けて現像剤を搬送するようになっている。一方、第２のスクリューオーガー７５も、回転軸７５ａとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根７５ｂとを有しており、図中左側に向けて現像剤を搬送するようになっている。なお、第１のスクリューオーガー７４の回転軸７４ａおよび第２のスクリューオーガー７５の回転軸７５ａは、現像ハウジング７１に回転可能に支持されており、一方の端部は現像ハウジング７１よりも外部に突出して配置されている。そして、図示しない駆動機構によってこれら第１のスクリューオーガー７４および第２のスクリューオーガー７５が回転駆動されている。

さらに、現像ハウジング７１の軸方向両端側には、仕切り壁７１ａが存在しないことにより、第１のスクリューオーガー７４と第２のスクリューオーガー７５との間で現像剤を受け渡すための連絡口７８（具体的には７８ａ、７８ｂ）が設けられている。ここで、第１のスクリューオーガー７４の現像剤搬送方向下流側すなわち連絡口７８ａ側には、羽根７４ｂよりもピッチが短く且つ羽根７４ｂとは逆向きの羽根７４ｃが形成されており、第１のスクリューオーガー７４によって搬送されてきた現像剤を連絡口７８ａに向けて送り込めるようになっている。一方、第２のスクリューオーガー７５の現像剤搬送方向下流側すなわち連絡口７８ｂ側には、羽根７５ｂよりもピッチが短く且つ羽根７５ｂとは逆向きの羽根７５ｃが形成されており、第２のスクリューオーガー７５によって搬送されてきた現像剤を連絡口７８ｂに向けて送り込めるようになっている。

そして、現像剤搬送方向下流側であって、現像剤を貯留する現像剤ボトル（図示せず）から供給される新たな現像剤を現像器１４内に供給するための現像剤補給口８２が形成されている。
さらに、現像剤補給口８２よりも現像剤搬送方向下流側には、現像器１４内で古くなった現像剤を現像器１４の外部に一定の割合で排出するための現像剤排出口８３が形成されている。

さらに詳しくは後述するが、現像ロール７３の一方の端部付近には、現像ロール７３の回転位置を検知するための２つのマークが設けられる。そしてこれらのマークを読み取るマーク検知センサ８０が取り付けられる。

＜現像器の動作の説明＞
次に、現像器１４の基本的な動作について説明する。
現像剤は、回転駆動される第１のスクリューオーガー７４および第２のスクリューオーガー７５により、現像ハウジング７１内を攪拌されながら循環搬送される。この攪拌動作により、現像剤を構成するキャリアおよびトナーは互いに摩擦され、トナーは摩擦により負極性に帯電する。また、キャリアやクリーニング助剤は摩擦により正極性に帯電する。そして、攪拌搬送される現像剤が現像ロール７３との対向部に搬送されると、磁石ロール７７に設けられた磁極Ｎ１の磁力により、現像剤の一部が現像ロール７３側に転移し、回転駆動される現像スリーブ７６の回転に伴って搬送されていく。

また現像スリーブ７６により搬送される現像剤層がトリマ７９を通過する際に、現像剤層の厚さは予め定められた厚さに規制され、予め定められた搬送量となって感光体ドラム１１と対向する現像ハウジング７１の開口部に運ばれる。なお、トリマ７９の部分を通過できなかった現像剤は、重力によって現像ハウジング７１内に戻される。

現像ロール７３の表面にある現像スリーブ７６には、現像スリーブ７６を予め定められた電位にする図示しない現像バイアス電源が接続されている。そして現像バイアス電源は、予め定められた現像バイアスを印加する。これにより、感光体ドラム１１と最近接する現像領域において、現像スリーブ７６上の現像剤層より感光体ドラム１１上の潜像形成領域にトナーが転移し、静電潜像を現像して可視像化する。

その後、現像ハウジング７１の開口部を通過し現像を終了した現像剤層は現像スリーブ７６上に保持された状態でさらに搬送される。そして、現像スリーブ７６上の現像剤層は、磁極Ｎ３、Ｎ２間に形成される反発磁界によって現像ロール７３から離脱して現像ハウジング７１内に落下し、再び第１のスクリューオーガー７４および第２のスクリューオーガー７５によって攪拌搬送され、次の現像を待つこととなる。

＜現像ロールの説明＞
図４は、現像ロール７３についてさらに詳しく説明した図である。
図示するように現像ロール７３は、上述した現像スリーブ７６と、現像ロール７３を回転させるための回転軸７３ａと、現像スリーブ７６に回転軸７３ａ方向に形成される溝部７６ａとを備える。

ここで現像ロール７３の回転周期に同期してトナー像の濃度にむらが生じることがある。つまり現像ロール７３が１回転するときに、トナー像の濃度が濃くなるときと薄くなるときとがあり、この現象が現像ロール７３が回転する毎に繰り返される。

この現象が生じる第１の原因として、現像ロール７３の回転の振れが挙げられる。
具体的には、現像ロール７３は、回転軸７３ａを中心に一様には回転せず、例えば偏心が生じ、これによりわずかに振れを生じつつ回転することがある。そして現像ロール７３の回転に振れが生ずると、トナー像の濃度にむらが生じる。

またこの現象が生じる第２の原因として、現像スリーブ７６に形成された溝部７６ａの深さのばらつきが挙げられる。
具体的には、現像スリーブ７６に形成された溝部７６ａは、工作精度のばらつき等により、その深さが比較的深い箇所と比較的浅い箇所が生じる。このように溝部７６ａの深さにばらつきが生じると、トナー像の濃度にむらが生じる。
なお、第１の原因である振れはトナー像の濃度が高いときに、第２の原因である溝部の深さのばらつきはトナー像の濃度が低いときに特に顕著な濃度むらを発生させる。

そこで本実施の形態では、トナー像の濃度にむらが生じることを抑制するため、まず図４に示すように現像ロール７３の一方の端部に回転方向において溝部７６ａが最も深く形成される箇所に対応した位置に配される第１のマーク７３ｂを設ける。さらに現像ロール７３の一方の端部に回転方向において現像ロール７３の振れが最も大きくなる位置に配される第２のマーク７３ｃを設ける。そしてこの第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃを利用し、トナー像の濃度にむらが生じる箇所を検知する。そしてそれに対応して制御部６０でトナー像の濃度にむらを抑制する制御を行う。この第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃは、本実施の形態では、予め定められた回転位置を検知する指標として機能する。第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃは、現像ロール７３の製造時に回転の振れや溝部７６ａの深さを検査し、その検査データに基づき設けることができる。
以下、トナー像の濃度にむらが生じることを抑制する制御についてさらに詳しく説明を行う。

＜トナー像の濃度むらを抑制する制御の説明＞
本実施の形態では、現像ロール７３の回転に伴い発生する濃度むらについて、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで濃度むら検知用の基準パッチ（濃度補正用画像、濃度補正用トナー像）を作成し、これを利用して各色成分毎にトナー像の濃度むらの検知を行う。具体的には、濃度むら検知用の各色の基準パッチをまず中間転写ベルト２０上に転写する。そして中間転写ベルト２０上に転写された各色の基準パッチの濃度を濃度検出センサ２７で読み取り、制御部６０が、得られた読み取り結果に基づいて各色成分トナー像の濃度むらを検知する。

図５は、中間転写ベルト２０上に形成される基準パッチの一例について説明した図である。
図５に示す基準パッチＳは、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色毎に作成されるトナー像であり、例えば、２つずつ作成される。これら２つの基準パッチＳは、設定濃度がそれぞれ異なる。この設定濃度としては、例えば、２０％、８０％の濃度が選択される。本実施の形態でこの設定濃度は、上述した濃度むらが最も大きくなりやすい濃度として設定されている。つまり溝部７６ａの深さのばらつきは濃度が低いときに濃度むらに対する影響が大きいので、基準パッチＳは濃度が低いときの代表値として２０％の濃度を選択する。そして、現像ロール７３の振れは濃度が高いときに濃度むらに対する影響が大きいので、基準パッチＳは濃度が高いときの代表値として８０％の濃度を選択する。

これらの基準パッチＳは、それぞれ現像ロール７３が１周する間の濃度の変化を検知できる大きさで形成されている。即ち、中間転写ベルト２０の移動方向において基準パッチＳの長さは、少なくとも現像ロール７３の１周分の長さ以上となっている。そして基準パッチＳは、予め定められた間隔で一列に形成され、中間転写ベルト２０の回転に従い移動する。そしてそれぞれの基準パッチＳが、濃度検出センサ２７の位置に達したときに濃度検出センサ２７によりその濃度が読み取られる。

濃度検出センサ２７は、例えば、中間転写ベルト２０のトナー像保持面をＬＥＤにより光を照射し、フォトダイオードで受光する構成となっている。フォトダイオードは受光量に応じた電圧を出力する。基準パッチＳがフォトダイオードの検出範囲に達すると反射光量が変化するため、フォトダイオードの出力電圧の変化を読み取れば濃度を検知できる。

そして制御部６０では、得られた基準パッチＳの濃度のデータに基づき、現像ロール７３の回転に伴い発生する濃度むらの位相および振幅を検知し、そしてこの濃度むらを補正するため補正係数を算出する。

＜制御部の説明＞
以下、この動作を実現する制御部６０について説明を行う。
図６は、制御部６０の機能構成例を示した図である。なお図６では、制御部６０が有する種々の機能のうち本実施の形態に関係するものを選択して図示している。
図示するように制御部６０は、濃度むらを検知するための基準パッチを選択する基準パッチ選択部６１と、基準パッチの画像データを記憶する画像データ記憶部６２と、基準パッチの画像データを送信する画像データ送信部６３と、基準パッチの画像の濃度を読み取る濃度検出センサ２７から濃度データを取得する濃度データ取得部６４と、マーク検知センサ８０から第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃの位置を取得するマーク位置取得部６５と、濃度データと現像ロール７３の回転位置からトナー像の濃度を補正するための補正係数を算出する濃度補正係数算出手段の一例である濃度補正係数算出部６６と、算出された補正係数を記憶する濃度補正係数記憶部６７と、この補正係数に基づき実際に画像形成を行うときのトナー像の濃度を制御する濃度制御部６８とを備える。

図７は、制御部６０の動作について説明したフローチャートである。以下、図６および図７を使用して制御部６０の動作について説明を行う。

基準パッチ選択部６１は、図５で説明したような基準パッチＳの画像データをそれぞれ選択する（ステップ１０１）。そして基準パッチ選択部６１は、その画像データを画像データ記憶部６２から読み出す（ステップ１０２）。

画像データ送信部６３は、画像データを図示しない露光制御部に送信する（ステップ１０３）。露光制御部は露光部１３によりこの画像データに基づいたレーザ光Ｂｍを感光体ドラム１１に照射することで、静電潜像を形成する。この静電潜像を現像器１４で現像し基準パッチＳのトナー像が形成される。そしてこの基準パッチＳのトナー像は、中間転写ベルト２０に転写され、中間転写ベルト２０上に形成される（ステップ１０４）。さらに基準パッチＳのトナー像は、上述したように濃度検出センサ２７にて読み取られる（ステップ１０５）。

濃度データ取得部６４は、濃度検出センサ２７から送られた濃度データを取得する（ステップ１０６）。
一方、マーク位置取得部６５は、マーク検知センサ８０から第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃの位置を取得する（ステップ１０７）。

濃度補正係数算出部６６は、濃度検出センサ２７から送られた濃度データとマーク検知センサ８０から送られた第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃの位置を基に、現像ロール７３の回転に伴い発生する濃度むらを補正するための補正係数を算出する（ステップ１０８）。

具体的には、濃度補正係数算出部６６は、基準パッチＳとして２０％の濃度の場合について、溝部７６ａが最も深く形成されるときの現像ロール７３の回転位置の濃度データと他の回転位置における濃度データから、濃度むらを補正するための補正係数を算出する。
溝部７６ａが最も深く形成されるときの現像ロール７３の回転位置は、第１のマーク７３ｂの位置であるので、この第１のマーク７３ｂの位置を基準にし、トナー像の濃度が２０％のときについて、現像ロール７３の種々の回転位置に対する補正係数を求めることができる。
基準パッチＳの濃度が２０％の場合は、上述の通り溝部７６ａの深さに起因して発生する濃度むらが最も発生しやすい濃度であるが、他の濃度については、予め補間パラメータを決めておき、これにより補正係数を求める。
以上の処理により、現像ロール７３の回転に従い、溝部７６ａの深さに起因して発生する濃度むらを補正するための補正係数（第１の補正係数）を求めることができる。この第１の補正係数は、溝部７６ａの深さに応じて定まるものとなる。

一方、濃度補正係数算出部６６は、基準パッチＳとして８０％の濃度の場合について、現像ロール７３の振れが最も大きいときの現像ロール７３の回転位置の濃度データと他の回転位置における濃度データから、濃度むらを補正するための補正係数を算出する。
現像ロール７３の振れが最も大きいときの現像ロール７３の回転位置は、第２のマーク７３ｃの位置であるので、この第２のマーク７３ｃの位置を基準にし、トナー像の濃度が８０％のときについて、現像ロール７３の種々の回転位置に対する補正係数を求めることができる。
基準パッチＳの濃度が８０％の場合は、現像ロール７３の振れに起因して発生する濃度むらが最も発生しやすい濃度であるが、他の濃度については、予め補間パラメータを決めておき、これにより補正係数を求める。
以上の処理により、現像ロール７３の回転に従い、現像ロール７３の振れに起因して発生する濃度むらを補正するための補正係数（第２の補正係数）を求めることができる。この第２の補正係数は、現像ロール７３が回転する際に生じる振れに応じて定まるものとなる。

図８は、以上の処理により求められた補正係数の例を示した図である。
図８において、横軸は濃度を表し、縦軸は、補正係数を表す。そして図８では、溝部７６ａの深さに起因して発生する濃度むらに対する補正係数（第１の補正係数）を実線で示し、現像ロール７３の振れに起因して発生する濃度むらに対する補正係数（第２の補正係数）を点線で示している。実際には、濃度むらを補正するための補正係数は、この両者の合計となる。
図示するように溝部７６ａの深さに起因して発生する濃度むらの補正係数は、濃度が２０％のときにピークを有し、現像ロール７３の振れに起因して発生する濃度むらの補正係数は、濃度が８０％のときにピークを有する。

図６および図７に戻り、算出された補正係数は、濃度補正係数記憶部６７にて記憶される（ステップ１０９）。
そして実際に画像形成を行うときには、濃度制御部６８が、この補正係数に基づきトナー像の濃度を制御する（ステップ１１０）。具体的には、例えば、画像データの各ピクセルに対し、濃度制御部６８が、補正係数に基づきＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色毎にトナー像の濃度を算出し、画像データ上の各ピクセル毎の濃度を変更していく。また、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色のそれぞれの現像器１４毎に算出された濃度に合わせて現像ロール７３の回転速度を制御し、これによりトナー像の濃度を制御してもよい。
なお他にも感光体ドラム１１の回転速度を変化させてもよい。さらに帯電ロール１２に印加するバイアスの電圧や現像ロール７３に印加する現像バイアスの電圧を制御したり、露光部１３から出力されるレーザ光Ｂｍの光量を変化させてもよい。

なお図８に例示した補正係数は、１つの色についての場合であり、実際には、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色毎に作成される。また補正係数は、現像ロール７３の回転位置（位相）によっても変動する。そのため制御部６０は、予め定められた位置である第１のマーク７３ｂや第２のマーク７３ｃの位置に対し、現像ロール７３が回転したときの位相に応じてトナー像の濃度を補正する制御を行う。

以上説明したように本実施の形態では、制御部６０は、現像ロール７３の溝部７６ａの深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行う。また制御部６０は、現像ロール７３が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行う。
この構成を採ることで、現像ロール７３の回転に伴い発生する濃度むらをより高精度に補正することができる。そしてより画質に優れた画像を形成することができる。

なお以上詳述した例では、基準パッチＳを中間転写ベルト２０に形成し、この濃度を濃度検出センサ２７により読み取っていたが、これに限られるものではない。例えば、基準パッチＳのトナー像を用紙Ｐに定着後に、その画像を画像読み取りセンサ等により読み取り、これにより濃度データを取得してもよい。

また以上詳述した例では、第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃを設け、マーク検知センサ８０によりこの位置を読み取っていたが、第１のマーク７３ｂと第２のマーク７３ｃは、必ずしも必要ではなく、現像ロール７３の回転位置を検知する他の手段を用いてもよい。例えば、現像ロール７３を回転させるのにステッピングモータを用い、このステッピングモータの位相により、現像ロール７３の位相を求めてもよい。

さらに以上詳述した例では、基準パッチＳの濃度は、２０％の場合と８０％の場合の２種類であったが、これに限られるものではなく、さらに他の濃度を設定してもよい。例えば、基準パッチＳの濃度として、２０％、４０％、６０％、８０％の４種類を設定し、この濃度で基準パッチＳを形成し、補正係数を求めてもよい。これによりトナー像の濃度と濃度むらとの関係についても明らかとなる。つまりトナー像の濃度に関連して濃度むらの大きさが変化するような場合についても濃度むらの補正を行うことができる。そのため濃度むらをより高精度に補正することができる。

またさらに以上詳述した例では、現像ロール７３の回転方向、即ち、副走査方向における濃度むらの補正を行っていたが、濃度検出センサ２７で主走査方向についてもトナー像の濃度を読み取り、主走査方向における濃度むらの補正をさらに行ってもよい。この場合、基準パッチＳは、図５で例示したものに対し、主走査方向に大きく広がったものとなり、濃度検出センサ２７も主走査方向の複数の位置でトナー像の濃度を読み取れることが必要となる。主走査方向で複数の異なる補正係数を得た場合の補正は、たとえば露光量を主走査方向で異なるように制御したり、主走査方向の複数の異なる補正係数に応じて形成する画像データの濃度に変更を加えることにより行う。

＜プログラムの説明＞
なお図６および図７で説明を行なった制御部６０が行なう処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現される。即ち、制御部６０に設けられた制御用コンピュータ内部の図示しないＣＰＵが、制御部６０の各機能を実現するプログラムを実行し、上述した制御を行なうことで、これらの各機能を実現させる。

よって図６および図７で説明を行なった制御部６０が行なう処理は、コンピュータに、回転可能な感光体ドラム１１を制御する機能と、感光体ドラム１１の表面を帯電させる帯電ロール１２を制御する機能と、帯電ロール１２により帯電した感光体ドラム１１の表面を露光して静電潜像を形成する露光部１３を制御する機能と、感光体ドラム１１と対向して回転するように配され、トナーを保持する溝部７６ａを有し、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像ロール７３を制御する機能と、を実現させ、感光体ドラム１１を制御する機能、帯電ロール１２を制御する機能、露光部１３を制御する機能、および現像ロール７３を制御する機能の少なくとも１つは、現像ロール７３の溝部７６ａの深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とするプログラムとして捉えることができる。

更にこのプログラムは、感光体ドラム１１を制御する機能、帯電ロール１２を制御する機能、露光部１３を制御する機能、および現像ロール７３を制御する機能の少なくとも１つは、現像ロール７３が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行うものであるとして捉えることができる。

１…画像形成装置、１１…感光体ドラム、１２…帯電ロール、１３…露光部、１４…現像器、１５…一次転写ロール、５０…定着部、６０…制御部、７３…現像ロール、７３ｂ…第１のマーク、７３ｃ…第２のマーク、７６…現像スリーブ、７６ａ…溝部、Ｐ…用紙

Claims (4)

1. 回転可能な像保持体と、
   前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
   前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
   濃度むら検知用の濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、前記現像手段の前記溝部が最も深く形成されるときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正するための第１の補正係数、および当該第１の補正係数を算出するために使用される濃度補正用トナー像よりも濃度が高い濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、当該現像手段が回転する際に生ずる振れが最も大きいときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該振れに応じてトナー像の濃度を補正するための第２の補正係数を算出する濃度補正係数算出手段と、
   を備え、
   前記現像手段は、前記濃度補正係数算出手段が算出した前記第１の補正係数および前記第２の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像手段は、予め定められた位置に対し、当該現像手段が回転したときの位相に応じてトナー像の濃度を補正してトナー像を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像手段は、予め定められた回転位置を検知する指標を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. コンピュータに、
   回転可能な像保持体を制御する機能と、
   前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段を制御する機能と、
   前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段を制御する機能と、
   前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段を制御する機能と、
   濃度むら検知用の濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、前記現像手段の前記溝部が最も深く形成されるときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正するための第１の補正係数、および当該第１の補正係数を算出するために使用される濃度補正用トナー像よりも濃度が高い濃度補正用トナー像を読み取ることで取得した濃度のデータに基づき算出され、当該現像手段が回転する際に生ずる振れが最も大きいときとして予め決められた当該現像手段の回転位置の当該濃度のデータ、他の回転位置における当該濃度のデータおよび読み取った濃度補正用トナー像の濃度以外の他の濃度について予め決められた補間パラメータから、当該振れに応じてトナー像の濃度を補正するための第２の補正係数を算出する補正係数を算出する機能と、
   を実現させ、
   前記現像手段を制御する機能は、前記補正係数を算出する機能が算出した前記第１の補正係数および前記第２の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とするプログラム。

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